Ermittlung der Gelzeit mittels Nahinfrarotspektroskopie in der lösungsmittelfreien Prepreg Herstellung

Sebastian Schmid

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Die Bestimmung der Gelzeit von Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (FKV) mit duromerer Harzmatrix kann auf verschiedene Arten erfolgen. In der industriellen Praxis erfolgt die Bestimmung der Gelzeit in der Regel nach der ISO-Norm 15040:1999. Dabei wird mit einer beheizten Presse Harz aus Probenkörpern mit definierter Geometrie gepresst und die Zeit gemessen, bis dieser Harztropfen geliert. Es existieren jedoch nur sehr wenige Arbeiten, welche sich mit einer schnellen und vor allem berührungslosen Messung der Gelzeit direkt im Produktionsprozess beschäftigen. Als eine vielversprechende Messmethode dafür gilt die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS), die im Inline Monitoring bereits für die Bestimmung unterschiedlicher Materialparameter eingesetzt wird. Aus diesem Grund wurden entlang einer Prepreg-Produktionsanlage auf Basis des Hot-Melt Verfahrens verschiedene Messpositionen eingerichtet, an denen Spektren vom imprägnierten Glasgewebe an unterschiedlichen Abschnitten des Prepreg-Herstellungsprozesses aufgenommen wurden. Die gemessenen Spektren entsprechen somit unterschiedlichen Stufen im Prepreg-Produktionsprozess. Daraufhin wird der Einfluss von unterschiedlichen Heizfeldtemperaturen sowie der Einfluss der unterschiedlichen Trennfolienfarben und Oberflächenstrukturen auf die Spektren untersucht. Auf Basis der gemessenen Spektren wurden mit dem Partial Least Squares (PLS) Verfahren Modelle entwickelt, welche die Gelzeiten der Prepregs bestimmen. Als Referenzwerte für die Modellerstellung dienen die Gelzeiten, welche nach der Industrienorm ISO 15040 bestimmt wurden. Ursachen für Abweichungen wurden identifiziert und bilden die Basis für weitere Untersuchungen. Neben den im Sinn der Aufgabenstellung vorteilhaften Messpositionen wurden auch Tendenzen von stärkeren Einflüssen unterschiedlicher Trennfolien auf die gemessenen Spektren identifiziert. Letztlich konnte gezeigt werden, dass eine Ermittlung der Gelzeit mithilfe NIRS möglich ist und die PLS-Modelle ausreichend gute Qualität liefern, die eine Bestimmung der Gelzeit erlauben.
Titel in ÜbersetzungDetermination of gel time using near-infrared spectroscopy in solvent-free prepreg manufacturing
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Fauster, Ewald, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung22 März 2024
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2024

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Nahinfrarotspektroskopie
  • Gelzeit
  • NIRS
  • Prepreg
  • Hot-melt
  • Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffe
  • FKV
  • Partial Least Squares
  • PLS
  • Gelzeitbestimmung
  • inline-Monitoring
  • berührungslose Messung
  • Verbundwerkstoffe
  • CFK
  • GFK

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